專利名稱：光導(dǎo)板和使用該光導(dǎo)板的平面照明裝置、液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明光導(dǎo)板和使用該光導(dǎo)板的平面照明裝置、液晶顯示裝置，所述光導(dǎo)板用來使來自桿狀光源的入射光在平行該光導(dǎo)板的光出射表面的方向上產(chǎn)生漫射，并從該光出射表面發(fā)出更均勻的照明光。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置設(shè)置有用光從其后方照射液晶顯示面板并照亮該液晶顯示面板的背光單元。所述背光單元包括照明光源、光導(dǎo)板和棱鏡片或漫射片，所述光導(dǎo)板使光源發(fā)出的光產(chǎn)生漫射以用光照亮液晶顯示面板，所述棱鏡片或漫射片用來使來自光導(dǎo)板和其它這類組件的發(fā)射光均等化。
近年來，對(duì)液晶顯示裝置厚度和功耗的減小的需求一直在增加。為了滿足這種需求，已經(jīng)提出各種形狀的光導(dǎo)板(參考JP 9-304623 A、JP8-62426 A、JP 10-133027 A和JP 5-249320 A)。


圖17是包含JP 9-304623 A公開的光導(dǎo)板100的面型光源裝置的截面示意圖。
顯示在圖17中的面型光源裝置(背光單元)是通過如下方法獲得的將熒光燈102嵌入光導(dǎo)板100內(nèi)，然后將反射片104安置在光導(dǎo)板100的后部表面上，并將透射光量校正片106、光漫射器108和棱鏡片110層壓于光導(dǎo)板100的光出射表面上。
光導(dǎo)板100具有基本上為矩形的形狀，并且是由內(nèi)部分散有使照明光產(chǎn)生漫射的微細(xì)粒子的樹脂制成的。同時(shí)，光導(dǎo)板100具有用作光出射表面的平坦上表面。此外，在光導(dǎo)板100的后部表面(與光出射表面相對(duì)的表面)內(nèi)形成均具有U形截面的凹槽100a。將熒光燈102裝入每個(gè)凹槽內(nèi)。在除熒光燈102正上方部分以外的部分上形成用于促進(jìn)照明光發(fā)射的光量校正表面100b。
如上所述，JP 9-304623 A對(duì)以下進(jìn)行了描述將微細(xì)粒子混入樹脂內(nèi)以形成光導(dǎo)板100，另外通過形成在除熒光燈102正上方部分以外的部分或全部光出射表面上的光量校正表面100b促進(jìn)照明光的出射，可以減少總厚度以及光導(dǎo)板100的發(fā)射光的異常和不均勻的亮度。
為了獲得液晶顯示裝置的背光，使其可以減小液晶顯示裝置的尺寸、重量和厚度以及成本和功耗而不減少背光的照明量，JP 8-62426 A公開了一種光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板具有矩形照明表面、矩形截面凹槽和后部表面，所述凹槽在平行于長邊側(cè)的短邊側(cè)的中央部分鑿出并在其內(nèi)嵌入光源，所述后部表面是使板厚度從凹槽向靠近長邊側(cè)的兩個(gè)側(cè)面逐漸減小而形成的。
另外，為了獲得具有薄框架、能夠減小液晶顯示裝置的總厚度并具有高的使用效率和亮度的背光單元，JP 10-133027 A公開了一種光導(dǎo)構(gòu)件(光導(dǎo)板)，所述光導(dǎo)構(gòu)件具有以深度方向?yàn)橹鬏S、沿著安置光源的內(nèi)凹部分的寬度方向的拋物線形截面。
此外，JP 5-249320 A公開了一種光導(dǎo)板，在所述光導(dǎo)板內(nèi)將多個(gè)板狀光波導(dǎo)層層壓使其在基本上設(shè)置成V形的高反射率層上具有連續(xù)增大的折射率，并且從每個(gè)光出射表面發(fā)出的光照亮一個(gè)光漫射層，目的是維持顯示面板的均勻的面內(nèi)亮度并獲得高亮度的照明。這里，安置有光源的內(nèi)凹部分具有三角形的形狀。
上述專利文件中公開的光導(dǎo)板的目的都在于減薄、減小尺寸和重量、低功耗以及低成本。在這些光導(dǎo)板的任何一種中，在中央部分形成一個(gè)或多個(gè)凹槽并且桿狀光源容納于所述凹槽內(nèi)。這些光導(dǎo)板優(yōu)選設(shè)計(jì)成使光導(dǎo)板的厚度從凹槽部分向端面逐漸減小，從而達(dá)到厚度的減小。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在JP 9-304623 A公開的光導(dǎo)板100內(nèi)，光量校正表面100b例如粗糙表面或微棱鏡表面形成于除光源(熒光燈)102正上方部分之外的光出射表面，從而促進(jìn)相對(duì)于光出射表面以小于臨界角的角度入射的照明光的發(fā)射。然而如圖18所示，具有光量校正表面100b的光導(dǎo)板100的照明光的亮度N2(以實(shí)線表示)，相對(duì)于沒有光量校正表面的光導(dǎo)板的照明光的亮度N1(以虛線表示)僅僅提高一點(diǎn)。這意味著通過使用光量校正表面100b提高亮度的效果小，來自光源的光的使用效率低，并且來自光源的光顯示出不充分的漫射。結(jié)果，產(chǎn)生的問題是不能從光出射表面發(fā)射高亮度的均勻光。
同時(shí)，在JP 9-304623 A公開的光導(dǎo)板100中，光源(熒光燈)102是嵌入在每個(gè)均具有圓形截面形狀的凹槽100a中的。如圖18所示，歸屬于光源102的亮度峰依然保持原樣，導(dǎo)致的問題是作為面型光源裝置使用之前，需要提供透射光量校正片106、光漫射器108和棱鏡片110等以消除光出射表面上的異常和不均勻的亮度，導(dǎo)致面型光源裝置的成本增加。
此外，在JP8-62426 A公開的液晶顯示裝置的背光中，裝配在電子線路板上的部件被安置在將光導(dǎo)板的后部表面傾斜而形成的間隙內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)成本的降低、低功耗以及液晶顯示裝置尺寸和重量的減小，但是沒有考慮到光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)射的照明光的不均勻性。
此外，在JP 10-133027 A公開的液晶顯示裝置的背光單元中，形成于光導(dǎo)構(gòu)件(光導(dǎo)板)的凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)凹部分具有拋物線截面形狀，因此光可以進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件，同時(shí)在所述光導(dǎo)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生大致均勻的漫射，從而提高了光的使用效率。然而，沒有考慮到光導(dǎo)板的光出射表面的發(fā)射光的不均勻性。
另外，JP 5-249320 A公開的光導(dǎo)板具有將多個(gè)板狀的光波導(dǎo)層層壓的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此與傳統(tǒng)光導(dǎo)板相比可以抑制亮度的衰減，從而獲得均勻的亮度并達(dá)到極好的照明效果，然而這涉及高制造成本的問題。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種可以解決上述傳統(tǒng)技術(shù)問題的光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板既薄又輕，并且可以從光出射表面發(fā)射具有更高亮度的更均勻的照明光。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板除第一個(gè)目的以外，還允許具有更大尺寸的光出射表面。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種可以解決上述傳統(tǒng)技術(shù)問題的平面照明裝置，所述平面照明裝置既薄又輕，能以更低成本制造，可以發(fā)出具有更高亮度的更均勻的照明光并且允許具有更大尺寸的光出射表面，或者適用于液晶顯示裝置如壁掛式電視。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種可以解決上述傳統(tǒng)技術(shù)問題的液晶顯示裝置，所述液晶顯示裝置既薄又輕，能以更低成本制造，可以實(shí)現(xiàn)具有更高亮度的更均勻的顯示，并且允許具有更大尺寸的顯示屏，或者可以像壁掛式電視一樣懸掛在墻上。
為了達(dá)到第一個(gè)目的，更明確地說是為了獲得一種光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板既薄又輕，可以從光出射表面發(fā)出具有更高亮度的更均勻的照明光，并且其中光出射表面的尺寸可以制造得更大，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了大量的研究。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)采用一種透明光導(dǎo)板可以減薄和減輕重量，所述透明光導(dǎo)板包括矩形光出射表面、基本上位于中心部分與相對(duì)兩側(cè)平行的粗厚部分、平行地形成于所述粗厚部分兩側(cè)的薄邊部分、其厚度從所述粗厚部分向薄邊部分減小以形成傾斜背面的傾斜后部以及在所述粗厚部分內(nèi)平行地形成以容納桿狀光源的平行凹槽，并且通過在它們的薄邊部分連接多個(gè)光導(dǎo)板，還可以擴(kuò)大光出射表面的尺寸。還發(fā)現(xiàn)從容納于平行凹槽內(nèi)的桿狀光源發(fā)出的光的照度或亮度在對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的光出射表面的第一部分有一個(gè)峰，導(dǎo)致不均勻的照度或亮度；將平行凹槽向其更靠近光出射表面的端部變窄或變細(xì)，可以減小照度或亮度的峰，將所述端部的頂端變尖可以使照度或亮度具有負(fù)峰，并且通過使形成尖銳程度較小的平行凹槽端部的頂端，更明確地說通過去角或變圓，可以減小亮度或照度的負(fù)峰；并且照度或亮度的峰的減小程度取決于平行凹槽端部變窄或變尖細(xì)的程度。從而發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
為了達(dá)到如上所述的第一個(gè)目的，本發(fā)明第一個(gè)方面的第一模式提供一種透明光導(dǎo)板，包括矩形光出射表面；粗厚部分，所述粗厚部分與矩形光出射表面的相對(duì)兩側(cè)平行，基本上位于矩形光出射表面的中心部分；薄邊部分，所述薄邊部分平行地形成于粗厚部分兩側(cè)；平行凹槽，所述平行凹槽容納桿狀光源，并且基本上形成在與相對(duì)兩側(cè)平行的粗厚部分的中心；和傾斜后部，所述傾斜后部相對(duì)于包含桿狀光源中心軸的平面是對(duì)稱的并垂直于矩形光出射表面，并且其厚度在與相對(duì)兩側(cè)垂直的方向上從粗厚部分向薄邊部分減小，從而在平行凹槽的兩側(cè)上形成傾斜背面，其中根據(jù)容納于平行凹槽內(nèi)的桿狀光源在對(duì)應(yīng)于平行凹槽的光出射表面第一部分的發(fā)射光的照度或亮度峰值與對(duì)應(yīng)于傾斜后部的第二部分的發(fā)射光照度或亮度的平均值之比，平行凹槽的端部在垂直于矩形光出射表面的方向上的平行凹槽截面形狀內(nèi)，相對(duì)于垂直矩形光出射表面的平行凹槽的中心線對(duì)稱地朝矩形光出射表面變窄。
優(yōu)選將所述平行凹槽的端部對(duì)稱地變窄，使得在所述矩形光出射表面的第一部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度峰值等于或小于在該矩形光出射表面的第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值的三倍。
為達(dá)到如上所述的第一個(gè)目的，本發(fā)明第一個(gè)方面的第二模式提供了一種透明光導(dǎo)板，包括矩形光出射表面；粗厚部分，所述粗厚部分與矩形光出射表面的相對(duì)兩側(cè)平行，基本上位于矩形光出射表面的中心部分；薄邊部分，所述薄邊部分平行地形成于粗厚部分兩側(cè)；平行凹槽，所述平行凹槽容納桿狀光源并且基本上形成在與相對(duì)兩側(cè)平行的粗厚部分的中心；和傾斜后部，所述傾斜后部相對(duì)于包含桿狀光源中心軸的平面是對(duì)稱的并垂直于矩形光出射表面，并且其厚度在與相對(duì)兩側(cè)垂直的方向上從粗厚部分向薄邊部分減小，從而在平行凹槽的兩側(cè)上形成傾斜背面，其中在垂直矩形光出射表面的方向上的平行凹槽截面形狀中，所述平行凹槽的端部相對(duì)于垂直矩形光出射表面的平行凹槽的中心線對(duì)稱地朝矩形光出射表面變窄，使得來自容納于所述平行凹槽內(nèi)的所述桿狀光源的發(fā)射光在所述矩形光出射表面對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的第一部分的照度或亮度峰值等于或小于在該矩形光出射表面對(duì)應(yīng)于所述傾斜后部的第二部分的照度或亮度平均值的三倍。
在如上所述第一個(gè)方面的第一和第二模式中，優(yōu)選在所述矩形光出射表面的第一部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度峰值等于或小于在該矩形光出射表面的第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值的二倍。
優(yōu)選所述端部形成等于或小于90°的角度，所述角度由平行凹槽的截面形狀的兩側(cè)與從桿狀光源的中心向矩形光出射表面延伸的垂直線之間的兩個(gè)角度組合得到。
優(yōu)選所述端部形成等于或小于60°的角度，所述角度由平行凹槽的截面形狀的兩側(cè)與從桿狀光源的中心向矩形光出射表面延伸的垂直線之間的兩個(gè)角度組合得到。
優(yōu)選所述平行凹槽至少端部的截面形狀由相對(duì)于平行凹槽的中心線對(duì)稱、在作為頂點(diǎn)的交點(diǎn)相互交叉的兩條直線或曲線的一部分限定。
優(yōu)選限定所述平行凹槽至少端部的截面形狀的兩條曲線相對(duì)于該平行凹槽的中心線是外凸或內(nèi)凹的。
優(yōu)選限定所述平行凹槽至少端部的截面形狀的兩條曲線可以趨近一個(gè)十次方的數(shù)學(xué)函數(shù)，并且相對(duì)于該平行凹槽的中心線是外凸或內(nèi)凹的。
優(yōu)選限定所述平行凹槽至少端部的截面形狀或該平行凹槽的截面形狀的兩條曲線包含相對(duì)于該平行凹槽的中心線外凸或內(nèi)凹的圓、橢圓、拋物線或雙曲線的一部分。
優(yōu)選所述平行凹槽至少端部的截面形狀或該平行凹槽的截面形狀是三角形。
優(yōu)選所述平行凹槽的端部的頂端的截面形狀由相互交叉的相對(duì)于中心線對(duì)稱的兩條直線或曲線和在所述兩條直線或曲線相互交叉之前連接到該兩條直線或曲線上的相對(duì)于中心線對(duì)稱的一條直線或曲線限定。
優(yōu)選所述平行凹槽的端部的頂端的截面形狀具有將作為頂點(diǎn)的交叉點(diǎn)去角的與矩形光出射表面平行的部分。
優(yōu)選所述平行凹槽至少端部的截面形狀或該平行凹槽的截面形狀是三角形，以及在該平行凹槽的端部的頂端的截面形狀是相對(duì)于中心線對(duì)稱的梯形。
優(yōu)選所述平行凹槽的端部的頂端的截面形狀是相對(duì)于中心線對(duì)稱的彎曲形狀，并且相對(duì)于矩形光出射表面外凸或內(nèi)凹。
優(yōu)選所述平行凹槽的端部的頂端的截面形狀為將作為頂點(diǎn)的交叉點(diǎn)相對(duì)于中心線對(duì)稱性地變圓得到的圓、橢圓、拋物線形或雙曲線形。
優(yōu)選所述平行凹槽至少端部的截面形狀由橢圓或雙曲線的一部分限定。
優(yōu)選將所述平行凹槽端部的頂端磨光。
優(yōu)選在對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的端部的頂端的矩形光出射表面的部分形成半色調(diào)點(diǎn)圖案。
為達(dá)到如上所述的另一個(gè)目的，本發(fā)明第一個(gè)方面的第三模式提供一種光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板由根據(jù)上述光導(dǎo)板的任何一種的兩個(gè)或兩個(gè)以上的光導(dǎo)板在它們的薄邊部分相互連接形成。
為達(dá)到如上所述的第二個(gè)目的，本發(fā)明第二個(gè)方面提供一種平面照明器件，包括根據(jù)上述第一個(gè)方面中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板、容納于所述光導(dǎo)板的平行凹槽內(nèi)的桿狀光源、安置于所述桿狀光源的后面以覆蓋所述平行凹槽的反射器、安置于該光導(dǎo)板的粗厚部分兩側(cè)上的傾斜后部的傾斜背面上的反射片以及安置于該光導(dǎo)板的矩形光出射表面上的漫射片。
優(yōu)選所述平面照明裝置還包括安置在所述光導(dǎo)板的矩形光出射表面與漫射片之間的棱鏡片。
優(yōu)選根據(jù)所述光導(dǎo)板的矩形光出射表面與漫射片之間的容許間隙或所述平面照明裝置的容許厚度，確定在該光導(dǎo)板的矩形光出射表面的第一部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度峰值與在矩形光出射表面的第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值的比例。
為達(dá)到如上所述第三個(gè)目的，本發(fā)明第三個(gè)方面提供一種液晶顯示裝置，其包括包含根據(jù)第二個(gè)方面中任何一項(xiàng)的平面照明裝置的背光單元、安置在該背光單元的光出射表面一側(cè)的液晶顯示面板以及驅(qū)動(dòng)該背光單元和該液晶顯示面板的驅(qū)動(dòng)單元。
根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，可以制造一種既薄又輕的光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板從光出射表面發(fā)出具有更高亮度的更均勻的照明光。
此外，根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的第一模式，根據(jù)容納于平行凹槽內(nèi)的桿狀光源的發(fā)射光在對(duì)應(yīng)于該平行凹槽的光出射表面的第一部分的照度或亮度峰值與在其它部分的照度或亮度平均值之比，將平行凹槽的截面形狀設(shè)計(jì)成朝向更靠近光出射表面的端部的狹窄或尖細(xì)形狀，從而減小照度或亮度的峰，可以使光出射表面上的照度或亮度變得更均勻，并且可獲得光出射表面所需的均勻性。
此外，根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的第二模式，將平行凹槽的截面形狀設(shè)計(jì)成朝向更靠近光出射表面的端部的狹窄或尖細(xì)形狀，使得在所述光出射表面的第一部分的照度或亮度峰值等于或小于在其它部分的照度或亮度平均值的三倍，從而可以減小照度或亮度的峰，并且可使光出射表面上的照度或亮度變得更均勻。
此外，根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的第三模式，將根據(jù)第一和第二模式的光導(dǎo)板的薄邊部分相互連接，從而可將光導(dǎo)板的光出射表面的尺寸變得更大。
此外，根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，使用根據(jù)第一個(gè)方面的光導(dǎo)板可以提供一種既薄又輕的平面照明裝置，所述平面照明裝置能以更低成本制造，發(fā)射具有更高亮度的更均勻的照明光，可以得到大尺寸的照明表面，并可應(yīng)用于液晶顯示裝置如壁掛式電視。
此外，根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面，使用根據(jù)第二個(gè)方面的平面照明裝置可以提供一種既薄又輕的液晶顯示裝置，所述液晶顯示裝置能以更低成本制造，確保具有更高亮度的更均勻的顯示，并可以得到大尺寸的顯示屏或可掛在墻上的例如壁掛式電視。
附圖簡(jiǎn)述圖1A和1B分別是使用包含根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)板的背光單元的液晶顯示裝置的透視示意圖和截面示意圖。
圖2A是顯示如何在反射片與光導(dǎo)板的斜面之間插入棱鏡片的截面示意圖，圖2B在平面示意圖和橫截面示意圖中顯示了從光導(dǎo)板一側(cè)觀測(cè)到的在反射片與光導(dǎo)板的斜面之間插入的棱鏡片。
圖3是在沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面具有雙曲線形的情況下光導(dǎo)板的截面示意圖。
圖4是在沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面具有橢圓形的情況下光導(dǎo)板的截面示意圖。
圖5是一種光導(dǎo)板的截面示意圖，其中沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面形狀由相對(duì)于中心線對(duì)稱的兩條弧形曲線的一部分確定，所述中心線通過該平行凹槽的中心并且相對(duì)于光導(dǎo)板的光出射表面垂直延伸。
圖6是一種光導(dǎo)板的截面示意圖，其中沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面形狀由相對(duì)于中心線對(duì)稱的兩條拋物線的一部分確定，所述中心線通過該平行凹槽的中心并且相對(duì)于光導(dǎo)板的光出射表面垂直延伸。
圖7是一種光導(dǎo)板的截面示意圖，其中沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面形狀由相對(duì)于該平行凹槽的中心外凸的兩條曲線確定。
圖8是一種光導(dǎo)板的截面示意圖，在所述光導(dǎo)板沿垂直于平行凹槽縱向的方向的截面形狀由相對(duì)于該平行凹槽的中心外凸和內(nèi)凹的曲線組合確定。
圖9顯示了在光導(dǎo)板光出射表面一側(cè)形成的半色調(diào)點(diǎn)圖案的一個(gè)實(shí)例。
圖10是顯示對(duì)光導(dǎo)板的平行凹槽的截面形狀進(jìn)行各種改變時(shí)從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布圖。
圖11是顯示將平行凹槽的最深部分拉平并對(duì)該拉平部分的長度進(jìn)行各種改變時(shí)從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布圖。
圖12A-12D是具有其最深部分的拉平部分的長度是1.5毫米、1.0毫米、0.5毫米或0.25毫米時(shí)的平行凹槽的光導(dǎo)板的截面示意圖。
圖13是顯示在將平行凹槽的最深部分形成具有曲率半徑R的彎曲形狀并對(duì)該曲面的曲率半徑進(jìn)行各種改變時(shí)，從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布圖。
圖14A-14D是在平行凹槽的三角形截面形狀頂點(diǎn)處的曲率半徑是0.25毫米、0.5毫米、1.0毫米或1.5毫米時(shí)，光導(dǎo)板的截面示意圖。
圖15是排列成一直線的本發(fā)明的光導(dǎo)板的截面示意圖。
圖16A顯示了在本發(fā)明的光導(dǎo)板側(cè)面外布置反射板的結(jié)構(gòu)實(shí)例，圖16B顯示了在將本發(fā)明的光導(dǎo)板排列成一直線時(shí)，在最外面光導(dǎo)板側(cè)面外布置反射板的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖17是具有傳統(tǒng)光導(dǎo)板的面型光源裝置的截面示意圖；和圖18是在圖17所示的面型光源裝置的光導(dǎo)板的光出射表面上的亮度圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以下，將基于附圖所示優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)板以及使用光導(dǎo)板的平面照明裝置和液晶顯示裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面的液晶顯示裝置的透視示意圖和截面示意圖，所述液晶顯示裝置使用根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的平面照明裝置作為背光單元，所述平面照明裝置包含根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的光導(dǎo)板。如圖1A和1B所示，液晶顯示裝置10基本上包含背光單元2、安置在背光單元2的光出射表面一側(cè)的液晶顯示面板4、驅(qū)動(dòng)這些組件的驅(qū)動(dòng)單元6。
背光單元2是一種用光從其后方一側(cè)均勻地照射液晶顯示面板4整個(gè)表面的平面照明裝置或照明裝置，并具有與液晶顯示面板4的圖像顯示表面的尺寸基本上相同的光出射表面(發(fā)光表面)。如圖1A和1B所示，背光單元2基本上配置有光源12、漫射片14、兩個(gè)棱鏡片16和17、光導(dǎo)板18、反射器20以及反射片22。
光源12是一種小直徑的桿狀冷陰極管，用于照亮液晶顯示面板4。光源12安置在形成于光導(dǎo)板18中的平行凹槽18f的內(nèi)部，并連接到驅(qū)動(dòng)單元6上。在此實(shí)例中，光源12是冷陰極管，但本發(fā)明并不受限于此，并且可以使用任何一種桿狀光源。例如，光源12可以是普通的熒光管或LED(發(fā)光二極管)。
在圖1A和1B中，漫射片14使從光導(dǎo)板18的光出射表面18a發(fā)射的光產(chǎn)生漫射以使所述光變得均勻，并且是將光漫射性質(zhì)賦予板狀構(gòu)件而形成的，所述板狀構(gòu)件由光學(xué)透明的樹脂例如PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸芐酯或MS樹脂、其它丙烯酸樹脂或COP(環(huán)烯烴共聚物)制成。對(duì)形成所述片的方法沒有特別限制，但是例如，所述片通過如下方法形成經(jīng)精細(xì)壓花、拋光或其它處理將光色散性質(zhì)賦予所述板狀構(gòu)件的表面，以獲得粗糙化表面(以下，經(jīng)處理的表面稱為“砂磨表面”或“砂摩擦過的表面”)；將能允許光在所述表面上產(chǎn)生散射的材料涂覆在該表面上，作為這種材料的實(shí)例是如二氧化硅、氧化鈦或氧化鋅的顏料，樹脂，或玻璃珠?；蜾喓驼辰Y(jié)劑一起形成的珠粒；或者將上述樹脂與允許光在該樹脂內(nèi)產(chǎn)生散射的顏料或珠粒進(jìn)行捏合。在本發(fā)明中，可使用毛面或涂覆型漫射片作為漫射片14。
在本發(fā)明中，漫射片14還優(yōu)選為膜狀構(gòu)件，所述膜狀構(gòu)件由上述材料制成、具有500微米或更薄的厚度并且展示出光漫射性質(zhì)。
漫射片14優(yōu)選安置在離光導(dǎo)板18的光出射表面18a預(yù)定距離處，并且根據(jù)來自光導(dǎo)板18的光出射表面18a的光的光量分布可以適當(dāng)?shù)馗淖冊(cè)摼嚯x。如上所述通過將漫射片14放置在離光導(dǎo)板18的光出射表面18a預(yù)定距離處，將來自光導(dǎo)板18的光出射表面18a的發(fā)射光在光出射表面18a與漫射片14之間進(jìn)一步進(jìn)行混合。因此，可使照亮液晶顯示面板4的光的亮度在通過漫射片14之后變得更均勻。為了將漫射片14安置在離光導(dǎo)板18的光出射表面18a預(yù)定距離處，例如可以在漫射片14與光導(dǎo)板18之間安置隔片。
特別是，如果能使背光單元2的厚度增加一點(diǎn)，則不需要根據(jù)光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的截面形狀充分減小在光導(dǎo)板18對(duì)應(yīng)于平行凹槽18f的光出射表面18a上的照度峰值。可以局部減小所述值，并確保在漫射片14與光導(dǎo)板18的光出射表面18a之間的間隙，以獲得從漫射片14發(fā)射的照明光的均勻的照度分布。同時(shí)，由于對(duì)光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的截面形狀的改進(jìn)(將平行凹槽的端部變窄或變細(xì))的限制，如果不能完全或充分減小在光導(dǎo)板18對(duì)應(yīng)于平行凹槽18f的光出射表面18a上的照度峰值，則可以在漫射片14與光導(dǎo)板18的光出射表面18a之間設(shè)置間隙，從而得到從漫射片14發(fā)射的照明光的均勻的照度分布。
棱鏡片16和17是將多個(gè)棱鏡平行安置而形成的透明片，它們提高來自光導(dǎo)板18的光出射表面18a的發(fā)射光的聚集性以提高照度。棱鏡片16和17之一的棱鏡陣列在與光導(dǎo)板18的平行凹槽18f平行的方向上延伸，同時(shí)其中另一個(gè)的棱鏡陣列在與光導(dǎo)板18的平行凹槽18f垂直的方向上延伸。即，安置棱鏡片16和17，使棱鏡陣列延伸的方向以恰當(dāng)?shù)慕嵌认嘟?。此外，安置棱鏡片16，使每個(gè)棱鏡的頂點(diǎn)面向光導(dǎo)板18的光出射表面18a。在此，關(guān)于棱鏡片16和17的安置順序，可將具有與光導(dǎo)板18的平行凹槽18f平行安置的棱鏡的棱鏡片16安置在光導(dǎo)板18的正上方，并將具有與光導(dǎo)板18的平行凹槽18f垂直安置的棱鏡的棱鏡片17安置在棱鏡片16上，反之亦然。
同時(shí)，在已說明的實(shí)例中使用的是棱鏡片?？梢允褂迷谄渖弦?guī)則地安置有類似棱鏡的光學(xué)元件的薄片代替棱鏡片。此外，在其上規(guī)則地安置有各自具有透鏡效應(yīng)的元件例如雙凸透鏡、凹透鏡、凸透鏡或角錐型光學(xué)元件的薄片可以代替棱鏡片。
在本發(fā)明中，如圖2A和2B所示，在反射片22和與光導(dǎo)板18的光出射表面18a相對(duì)的斜面18d之間優(yōu)選還插入棱鏡片19。圖2A是顯示在反射片22與光導(dǎo)板18的斜面18d之間如何安置棱鏡片19的截面示意圖。圖2B在平面示意圖和橫截面示意圖中顯示了從光導(dǎo)板一側(cè)觀測(cè)到的在反射片22與光導(dǎo)板18的斜面18d之間插入的棱鏡片19。優(yōu)選這樣安置插入在反射片22與光導(dǎo)板18的斜面18d之間的棱鏡片19，使棱鏡19a在垂直于光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的方向上延伸，并且每個(gè)棱鏡19a的頂點(diǎn)面向光導(dǎo)板18的斜面18d。
在此使用的是棱鏡片，但是可以使用具有與棱鏡片類似效應(yīng)的光學(xué)元件。例如可以安置在其上規(guī)則地安置有具有棱鏡效應(yīng)的光學(xué)元件如雙凸透鏡、凹透鏡、凸透鏡或角錐型光學(xué)元件的薄片。
值得注意的是，在已說明的實(shí)例中使用棱鏡片16和17，并且更優(yōu)選使用棱鏡片19，但是如果能使由光導(dǎo)板18的平行凹槽18f確定的光出射表面18a上的照度變得更均勻，則當(dāng)然可以省略棱鏡片19并且可以省略棱鏡片16和17中的一個(gè)或兩個(gè)。減少所用的昂貴的棱鏡片的數(shù)目或省略棱鏡片可以減少裝置成本。
在圖1B中，反射片22反射從光導(dǎo)板18的背面(圖1B中的下表面)漏泄的光，以使反射光再次進(jìn)入光導(dǎo)板18，從而可以更有效率地使用光。反射片22覆蓋了光導(dǎo)板18的下表面(斜面)。將反射器20安置在光源12后面，以阻隔光導(dǎo)板18的平行凹槽18f。反射器20反射來自光源12的下表面的光，使所述反射光穿過光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的側(cè)壁表面進(jìn)入光導(dǎo)板18。
反射片22可由任何材料制成，只要該材料能夠反射從光導(dǎo)板18的背面(圖1B中的下表面)漏泄的光?？梢允褂靡韵虏牧闲纬伤霰∑缤ㄟ^將PET、PP等與填充物捏合，然后拉伸得到的混合物從而形成空隙，籍此提高反射率的樹脂片；通過鋁等的氣相沉積對(duì)透明或白色樹脂片表面進(jìn)行鏡面加工而獲得的薄片；金屬箔如鋁箔或者具有所述金屬箔的樹脂片；或者其表面具有足夠的反射率的金屬薄板。同時(shí)，可以使用與反射片22相同的材料，即表面具有足夠的反射率的樹脂材料、所述金屬箔或所述金屬薄板形成反射器20。
參照?qǐng)D1B，光導(dǎo)板18包含矩形光出射表面18a；粗厚部分18b，所述粗厚部分18b與光導(dǎo)板18的相對(duì)兩側(cè)平行地延伸；薄邊部分18c，所述薄邊部分18c是在粗厚部分18b的兩側(cè)形成的，也與兩側(cè)平行延伸；傾斜后部18e，所述傾斜后部18e具有斜面18d，是通過在與所述兩側(cè)垂直的方向上，將厚度從粗厚部分18b朝薄邊部分18c減小而形成的；和平行凹槽18f，所述平行凹槽18f容納光源12，并且是在粗厚部分18b中與兩側(cè)平行地形成的。即，光導(dǎo)板18是一種具有矩形形狀的平板并由透明樹脂形成。在光導(dǎo)板18中，將一個(gè)表面制成平直的，而另一表面相對(duì)于該表面是傾斜的，使得板的厚度朝兩側(cè)減小。在此，斜面18d是平直的，但也可以是彎曲的。
用以容納光源12的平行凹槽18f相對(duì)于光出射表面18a，在光導(dǎo)板18的粗厚部分18b中的縱向上延伸。優(yōu)選確定平行凹槽18f的深度，以防止部分光源12自光導(dǎo)板18的下表面突出。優(yōu)選考慮光源12的尺寸、光導(dǎo)板18的機(jī)械強(qiáng)度及隨時(shí)間的變化而確定平行凹槽18f的深度。同時(shí)，根據(jù)光源12的尺寸，可任意改變光導(dǎo)板18的粗厚部分18b或薄邊部分18c的厚度。在此，可以在垂直于光導(dǎo)板18的縱向的方向上，但是優(yōu)選在縱軸方向上，形成光導(dǎo)板18的平行凹槽18f，以更有效地使用來自容納于平行凹槽18f內(nèi)的光源12的光。
在如圖1A和1B所示構(gòu)成的光導(dǎo)板18中，從安置在平行凹槽18f內(nèi)的光源12發(fā)出的光部分透過形成平行凹槽18f的側(cè)壁進(jìn)入光導(dǎo)板18的內(nèi)部，在光導(dǎo)板18的斜面18d上被反射，然后從光出射表面18a出射。此時(shí)，部分光從光導(dǎo)板18的下表面泄漏，但是泄漏的光被形成于光導(dǎo)板18的斜面18d一側(cè)的反射片22反射，再次進(jìn)入光導(dǎo)板18的內(nèi)部，然后從光出射表面18a出射。因此，光從光導(dǎo)板18的光出射表面18a均勻地發(fā)出。
例如，光導(dǎo)板18的制備方法可以是通過擠壓或注射模塑對(duì)加熱的材料樹脂進(jìn)行模塑的方法，或通過單體或低聚物等在模具內(nèi)的聚合進(jìn)行模塑的澆注聚合法。光導(dǎo)板18的材料可以是透明樹脂，例如選自如PMMA、PET、PP、PC、甲基丙烯酸芐酯、MS樹脂的丙烯酸樹脂、其它丙烯酸樹脂和COP的透明樹脂。所述透明樹脂可以與用于使光產(chǎn)生散射的微細(xì)粒子相混，并可以進(jìn)一步提高從光出射表面18a發(fā)出的光的效率。
在圖1A和1B中，將光導(dǎo)板18的平行凹槽18f形成為在沿著垂直于平行凹槽18f的縱向的方向上的截面中為三角形的形狀(以下簡(jiǎn)稱為平行凹槽的截面形狀)。在此，平行凹槽18f的截面形狀是三角形，但在本發(fā)明中，平行凹槽18f可具有任何截面形狀，所述截面形狀相對(duì)于通過平行凹槽18f的最深部分或中心并垂直于光導(dǎo)板18的光出射表面18a延伸的中心線是對(duì)稱的，并且朝光出射表面18a變窄或變細(xì)。例如，如圖3和4所示，可以采用雙曲線或橢圓形截面形狀。作為選擇，光導(dǎo)板18的平行凹槽18f可具有垂曲線形截面形狀。
此外，在本發(fā)明中，平行凹槽可以具有這樣的截面形狀，使該平行凹槽的最深部分(構(gòu)成平行凹槽的側(cè)壁的接合點(diǎn))形成一個(gè)頂點(diǎn)。更明確地說，平行凹槽在其端部所取的截面形狀可以是由在作為頂點(diǎn)的交點(diǎn)上交叉的兩條直線或曲線的一部分限定的，這些線相對(duì)于中心線是對(duì)稱的，所述中心線通過平行凹槽的中心并且垂直于光導(dǎo)板的光出射表面延伸。在本發(fā)明中，光導(dǎo)板的具有任意一種上述截面形狀的平行凹槽可使從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光變得均勻。
圖5顯示這樣一種情形平行凹槽18f在其端部所取的截面形狀是由在作為頂點(diǎn)的交點(diǎn)上交叉的兩條曲線的一部分限定的，這些曲線相對(duì)于中心線是對(duì)稱的，所述中心線通過平行凹槽的中心并且垂直于光導(dǎo)板的光出射表面延伸。在圖5所示的光導(dǎo)板50中，使用的是兩條弧形曲線54a和54b，所述弧形曲線54a和54b相對(duì)于中心線X是對(duì)稱的，所述中心線X通過平行凹槽18f中心并且垂直于光導(dǎo)板50的光出射表面52延伸。在這種情形中，如圖5所示，對(duì)應(yīng)于形成平行凹槽18f的一個(gè)側(cè)壁的弧形曲線54a和對(duì)應(yīng)于另一個(gè)側(cè)壁的弧形曲線54b的中心位置是互相移動(dòng)的，因此弧形側(cè)壁相互交叉的部分56形成如圖5所示的頂點(diǎn)。
此外，圖6顯示另一種情形平行凹槽18f在其端部所取的截面形狀是由在作為頂點(diǎn)的交點(diǎn)上交叉的兩條曲線的一部分限定的，這些曲線相對(duì)于中心線是對(duì)稱的，所述中心線通過平行凹槽18f的中心并且垂直于光導(dǎo)板的光出射表面延伸。在圖6所示光導(dǎo)板60中，使用的是兩條拋物線形曲線64a和64b，所述拋物線形曲線64a和64b相對(duì)于通過平行凹槽18f中心并且垂直于光導(dǎo)板的光出射表面延伸的中心線X是對(duì)稱的。在圖6中，平行凹槽18f的側(cè)壁的形成方式是，對(duì)應(yīng)于形成平行凹槽18f的一個(gè)側(cè)壁的拋物線64a和對(duì)應(yīng)于另一個(gè)側(cè)壁22b的拋物線64b的焦點(diǎn)互相移動(dòng)。
如圖6所示，當(dāng)平行凹槽在其端部具有的截面形狀是由在交點(diǎn)66交叉的兩條曲線64a和64b限定時(shí)，對(duì)應(yīng)于平行凹槽18f的一個(gè)側(cè)壁的曲線64a在交點(diǎn)(頂點(diǎn))66的切線與對(duì)應(yīng)于另一個(gè)側(cè)壁的曲線64b的在交點(diǎn)66的切線之間的角度θ優(yōu)選等于或小于90度，更優(yōu)選等于或小于60度。
圖1A-6每個(gè)均顯示了光導(dǎo)板的一個(gè)實(shí)例，在所述光導(dǎo)板中形成平行凹槽側(cè)壁的曲線在平行凹槽的截面形狀內(nèi)相對(duì)于平行凹槽的中心是內(nèi)凹的，而圖7和圖8顯示了不同于上述光導(dǎo)板的本發(fā)明其它形狀的光導(dǎo)板。圖7顯示了光導(dǎo)板70的實(shí)例，其中平行凹槽18f具有的截面形狀由相對(duì)于平行凹槽18f的中心外凸的兩條曲線72a和72b限定。圖8顯示了光導(dǎo)板80的實(shí)例，其中平行凹槽18f具有的截面形狀由相對(duì)于平行凹槽18f的中心外凸的曲線82a和82b以及相對(duì)于平行凹槽18f的中心內(nèi)凹的曲線84a和84b組合限定。使用分別具有如圖7和8所示截面形狀的平行凹槽18f的光導(dǎo)板70和80，也可以從光出射表面發(fā)出具有足夠的照度的光，同時(shí)抑制發(fā)射譜線的產(chǎn)生。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，在光導(dǎo)板的平行凹槽的截面形狀內(nèi)，對(duì)應(yīng)于平行凹槽的部分可形成為相對(duì)于平行凹槽的中心外凸或內(nèi)凹的曲形或直線形，或者將它們組合使用。這些曲線并不受限于已說明的實(shí)例中的弧形線，而可以是曲線的一部分，例如相對(duì)于平行凹槽的中心外凸或內(nèi)凹的橢圓、拋物線或雙曲線形曲線。此外，在本發(fā)明中，平行凹槽的端部可以采用任何截面形狀，只要其端部如下所述地變窄或變細(xì)。例如，形成平行凹槽的曲線可以是曲線的一部分，例如相對(duì)于平行凹槽的中心外凸或內(nèi)凹的圓、橢圓、拋物線或雙曲線形曲線。優(yōu)選使用可趨近一個(gè)十次方的數(shù)學(xué)函數(shù)的曲線。
如圖9所示，在本發(fā)明的光導(dǎo)板中，例如通過印刷，可將半色調(diào)點(diǎn)圖案92形成于光導(dǎo)板18的光出射表面18a上，所述半色調(diào)點(diǎn)圖案92中半色調(diào)點(diǎn)密度在給定的中心線X處高，并且從中心線X朝其兩側(cè)(在垂直于中心線的方向上)減小。形成半色調(diào)點(diǎn)圖案92，使得半色調(diào)點(diǎn)圖案的中心線X與對(duì)應(yīng)于光導(dǎo)板18的平行凹槽中心線的位置重合。因此，可以抑制光導(dǎo)板18的光出射表面18a上發(fā)射譜線的產(chǎn)生或者光的不均勻性。同時(shí)，代替在光導(dǎo)板18上印刷半色調(diào)點(diǎn)圖案92，可以將其上形成有半色調(diào)點(diǎn)圖案的薄片層壓于光出射表面18a上。所述半色調(diào)點(diǎn)可以是任何形狀如矩形、圓形、或橢圓形。根據(jù)發(fā)射譜線的強(qiáng)度或散布，可以適當(dāng)?shù)剡x擇半色調(diào)點(diǎn)密度。同時(shí)，代替通過印刷形成這種半色調(diào)點(diǎn)圖案，可以將對(duì)應(yīng)于半色調(diào)點(diǎn)圖案的部分變得像砂磨表面一樣粗糙。這種砂磨表面可形成于光導(dǎo)板的平行凹槽的最深部分或側(cè)壁上。
然后，在對(duì)光導(dǎo)板的平行凹槽的截面形狀進(jìn)行各種改變的同時(shí)，對(duì)從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布進(jìn)行檢驗(yàn)。首先檢驗(yàn)的是如圖1A、圖1B和圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)板，這些光導(dǎo)板每個(gè)均具有截面形狀為三角形或雙曲線形的平行凹槽18f。同樣檢驗(yàn)傳統(tǒng)光導(dǎo)板，這些光導(dǎo)板每個(gè)均具有截面形狀為拋物線或半圓的平行凹槽18f。圖10顯示了在每個(gè)光導(dǎo)板的光出射一側(cè)表面上的相對(duì)照度分布。在圖10中，垂直軸表示相對(duì)照度，而水平軸表示離光導(dǎo)板的中心位置(平行凹槽的中心部分)的距離。在此，按以下所描述的對(duì)相對(duì)照度進(jìn)行測(cè)量。
在將光源結(jié)合到本發(fā)明的光導(dǎo)板內(nèi)，以使光進(jìn)入光導(dǎo)板并從光出射表面出射的情形中，將所述板固定在XY平臺(tái)上，并且將照度計(jì)相對(duì)于光導(dǎo)板的光出射表面垂直固定。采用照度計(jì)在光出射表面上的特定位置對(duì)照度進(jìn)行測(cè)量，并獲得關(guān)于光導(dǎo)板的光出射表面的特定位置的照度信息。
之后，移動(dòng)所述XY平臺(tái)，確定光出射表面上的位置與照度之間的關(guān)系，從而計(jì)算整個(gè)表面的平均值。將每個(gè)位置的照度除以照度平均值得到比值，該比值即是所述位置的相對(duì)照度。
還可以對(duì)在垂直于平行凹槽軸向延伸的軸上的照度進(jìn)行測(cè)量，并將其用作代表值以方便比較截面形狀。
此外，在測(cè)量相對(duì)照度的情形中，可以使用亮度計(jì)代替照度計(jì)；通過使用亮度計(jì)，可以得到光導(dǎo)板的光出射一側(cè)表面上的相對(duì)亮度分布。
從圖10明顯看出，在將光導(dǎo)板的平行凹槽形成為截面形狀為雙曲線形時(shí)，在與平行凹槽對(duì)應(yīng)的部分的相對(duì)照度峰值等于或小于由來自傾斜背面部分的發(fā)射光確定的相對(duì)照度平均值的10倍，并且來自光出射表面的光的照度基本上是均勻的。另一方面，如圖10所示，在平行凹槽具有半圓或拋物線形截面形狀的傳統(tǒng)光導(dǎo)板中，平行凹槽的中心部分，即光源正上方的部分，展示出更高的相對(duì)照度，并且觀測(cè)到發(fā)射譜線。即，在平行凹槽具有半圓或拋物線形截面形狀的傳統(tǒng)光導(dǎo)板中，在光出射表面上的照度是不均勻的。
同樣，在平行凹槽具有三角形截面形狀的光導(dǎo)板中，中心部分的相對(duì)照度低。有了具有三角形截面形狀的上述平行凹槽，頂點(diǎn)被拉平了預(yù)定的寬度或以相對(duì)小的曲率半徑彎曲，因此可使在光出射表面上的照度變得均勻。下面將描述這種處理。
圖11顯示了在光導(dǎo)板的平形凹槽具有三角形截面形狀，將該平行凹槽的最深部分(三角形平行凹槽的頂點(diǎn))拉平，并對(duì)拉平部分的長度進(jìn)行各種改變的情形中，從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布。在圖11中，垂直軸表示相對(duì)照度，而水平軸表示離形成于光導(dǎo)板內(nèi)的平行凹槽的中心部分的距離。在此為了易于計(jì)算，將冷陰極管的直徑設(shè)定為3毫米，并將拉平部分的長度設(shè)定為1.5毫米、1.0毫米、0.5毫米或0.25毫米。圖12A-12D是具有截面為三角形的平行凹槽的光導(dǎo)板的截面示意圖，其中將最深部分中的拉平部分的長度設(shè)定為1.5毫米、1.0毫米、0.5毫米或0.25毫米。
如圖11的曲線所示，在與光導(dǎo)板的平行凹槽對(duì)應(yīng)的部分的相對(duì)照度隨拉平部分的長度而變化。在此，在本發(fā)明中，在平行凹槽的最深部分的更長拉平部分使照度增加，但是拉平部分過長可能產(chǎn)生發(fā)射譜線。因此，優(yōu)選設(shè)定拉平部分的長度為冷陰極管直徑的20％或以下，更優(yōu)選為冷陰極管直徑的10％或以下。
圖13顯示了當(dāng)以曲率半徑R使具有三角形截面形狀的平形凹槽的最深部分彎曲，并且對(duì)彎曲表面的曲率半徑進(jìn)行各種改變時(shí)，從光導(dǎo)板的光出射表面發(fā)出的光的照度分布。在此實(shí)例中，將冷陰極管的半徑設(shè)定為3毫米，并且對(duì)頂點(diǎn)處的曲率半徑設(shè)定為0.25毫米、0.5毫米、1.0毫米或1.5毫米的光導(dǎo)板進(jìn)行測(cè)量。圖14A-14D是具有截面為三角形的平行凹槽的光導(dǎo)板的截面示意圖，其中將頂點(diǎn)處的曲率半徑設(shè)定為0.25毫米、0.5毫米、1.0毫米或1.5毫米。圖13的曲線顯示，在與光導(dǎo)板的平行凹槽對(duì)應(yīng)的部分的相對(duì)照度根據(jù)平行凹槽頂點(diǎn)處的曲率半徑而變化，并且在頂點(diǎn)處的曲率半徑為0.25毫米時(shí)，光導(dǎo)板的光出射表面上的相對(duì)照度基本上是均勻的。
從上述可以理解，來自光出射表面的光的照度主要取決于光導(dǎo)板內(nèi)平行凹槽的端部的形狀。即，只是通過將光導(dǎo)板的平行凹槽設(shè)計(jì)成根據(jù)本發(fā)明的形狀，即可將光導(dǎo)板的光出射表面上的照度調(diào)整到最佳值并且變得均勻。
在光導(dǎo)板表面上的照度和亮度基本上是等效的。因此，從顯示相對(duì)照度的圖11和13的曲線可以推測(cè)，在本發(fā)明中亮度也具有同樣的趨向。因此，可想到的是，將光導(dǎo)板的平行凹槽設(shè)計(jì)成具有根據(jù)本發(fā)明的形狀，也可以使光導(dǎo)板的光出射表面上的亮度變得均勻。
平行凹槽端部的頂端(最深部分)可以是水平形狀的，該水平形狀是通過在銳角交點(diǎn)處將頂端去角，使其相對(duì)于平行凹槽的中心線對(duì)稱而得到的。不但變圓后的圓形，而且橢圓形、拋物線形或雙曲線形也適用。而且，除此之外，如上所述可對(duì)平行凹槽端部的頂端(最深部分)進(jìn)行砂磨或砂摩擦，從而減小照度或亮度峰值。
基于以上所述，在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的第一模式的光導(dǎo)板中，根據(jù)在光導(dǎo)板18的光出射表面18a上對(duì)應(yīng)于平行凹槽18f的部分(第一部分)觀測(cè)到的發(fā)射譜線的峰值(照度峰值)與在除平行凹槽18f之外的部分即對(duì)應(yīng)于斜面18d的部分(第二部分)所測(cè)量的照度平均值之比，確定光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的端部變窄或變細(xì)的程度。更明確地說，根據(jù)所述比例控制光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的端部變窄或變細(xì)的程度。在這種情形中，如下面所述的第二種模式中，優(yōu)選將所述比例設(shè)定為3或更小，更優(yōu)選設(shè)定為2或更小。
優(yōu)選根據(jù)背光單元2的厚度(光導(dǎo)板18的光出射表面18a與漫射片14之間的距離)、背光單元2中所用漫射片14的漫射效率或片數(shù)、或者棱鏡片16、17和19的漫射效率或所用片數(shù)設(shè)定所述比例。即，在以下情形中背光單元2的厚度(光導(dǎo)板18的光出射表面18a與漫射片14之間的距離)可以在某種程度上增加；背光單元2中所用漫射片14的漫射效率高并且可以增加所用片數(shù)；或者棱鏡片16、17和19的漫射效率高并且可以增加所用片數(shù)，可以使由光導(dǎo)板18的光出射表面18a發(fā)出的照明光的漫射(混合等)充分進(jìn)行，這導(dǎo)致高成本。然而，可將在光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第一部分的照度峰值與光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第二部分的照度平均值之比設(shè)定為一個(gè)相當(dāng)大的值；否則，雖然可降低成本，但是必須將所述比例設(shè)定得小。
另一方面，在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的第二模式的光導(dǎo)板中，將光導(dǎo)板18的平行凹槽18f的端部變窄或變細(xì)，使得在光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第一部分的照度峰值等于或小于在光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第二部分的照度平均值的三倍，優(yōu)選等于或小于二倍。在此，將在光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第一部分的照度峰值設(shè)定為等于或小于光導(dǎo)板18的光出射表面18a的第二部分的照度平均值的三倍是因?yàn)榕c在傳統(tǒng)情況中相比，從光導(dǎo)板18的光出射表面18a發(fā)出的照明光的照度分布可以變得更均勻。結(jié)果，不需要使從光導(dǎo)板18的光出射表面18a發(fā)出的照明光產(chǎn)生那么多的漫射(混合等)。除此之外，可以使用具有相對(duì)低漫射效率的便宜的漫射片14，并且可以減少所用片數(shù)。此外，可以不需要昂貴的棱鏡片16、17和19，或使用具有相對(duì)低漫射效率的便宜的棱鏡片16、17和19或減少所用片數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的光導(dǎo)板18中，平行凹槽18f的被變窄或被變細(xì)的端部在其截面形狀內(nèi)優(yōu)選形成等于或小于90度、更優(yōu)選等于或小于60度的角度，所述角度由截面形狀兩側(cè)與從桿狀光源12的中心朝光出射表面18a延伸的垂線(X)之間的兩個(gè)角組合得到。更明確地說，在本發(fā)明中，作為平行凹槽18f將要變窄或變細(xì)以減小在光導(dǎo)板18的光出射表面18a上對(duì)應(yīng)平行凹槽18f的第一部分的照度峰值的部分，可將整個(gè)平行凹槽18f變窄或變細(xì)。然而，只要可以減小峰值，則可以將指定端部變窄或變細(xì)。
以上對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)板、使用所述光導(dǎo)板的平面照明裝置和液晶顯示裝置進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本發(fā)明并不受限于上述實(shí)施方案。無需贅言，只要不偏離本發(fā)明的要旨可以進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。
例如，在本發(fā)明中，如圖15所示，可將多個(gè)光導(dǎo)板18排列成一直線，使得光導(dǎo)板18的光出射表面18a相互齊平，從而構(gòu)成大尺寸光導(dǎo)板。當(dāng)以這種方式將光導(dǎo)板18排列成一直線時(shí)，可對(duì)光導(dǎo)板18的斜面18d的傾角進(jìn)行調(diào)整，使得在互相連接的光導(dǎo)板18和18′的斜面18d和18d′的接觸點(diǎn)處的各自的切線不相互交叉，即在斜面18d和18d′相互連接的部分形成平滑的平面或曲面。在顯示于圖15的光導(dǎo)板中，將由光導(dǎo)板18和18′的斜面18d和18d′限定的表面形成為弧形。
使用上述具有大尺寸光出射表面的光導(dǎo)板提供了具有大尺寸光照明表面的背光單元。因此，它可以應(yīng)用于具有大尺寸顯示屏的液晶顯示裝置，特別是壁掛式液晶顯示裝置例如壁掛式電視。
為了將根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)光導(dǎo)板連接成一個(gè)單元以形成如上所述的大尺寸光導(dǎo)板，可將單獨(dú)形成的本發(fā)明的光導(dǎo)板安置成細(xì)薄部分互相接觸或互相結(jié)合。為了提高發(fā)射光的均勻性，優(yōu)選將兩個(gè)或兩個(gè)以上互相連接的本發(fā)明的光導(dǎo)板形成為一個(gè)單元。
從生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將形成一個(gè)具有合適屏幕尺寸的光導(dǎo)板所必需的本發(fā)明的光導(dǎo)單元組合成一個(gè)單元。
同樣，在本發(fā)明的光導(dǎo)板中，如圖16A所示，考慮到側(cè)表面的面積，可將反射板24安置于光導(dǎo)板18的每個(gè)側(cè)面外面。在安置超過一個(gè)光導(dǎo)板18的情形中，如圖16B所示，將多個(gè)反射板24安置于最外側(cè)光導(dǎo)板18的兩個(gè)側(cè)面外面。通過將反射板24安置在側(cè)面外面，可以防止光從光導(dǎo)板18的側(cè)面泄漏，并且可以進(jìn)一步提高光的使用效率。反射板24可以是由與上述反射片或反射器相同的材料制成的。
工業(yè)適用性本發(fā)明的光導(dǎo)板能夠提供一種既薄又輕的光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板從光出射表面發(fā)出具有更高亮度的更均勻的照明光，從而可將光導(dǎo)板的光出射表面的尺寸變得更大。因而，本發(fā)明的光導(dǎo)板可應(yīng)用于要求發(fā)射更高亮度的更均勻的照明光的和/或要求具有大尺寸照明表面的平面照明裝置。
本發(fā)明的平面照明裝置能以更低成本制造并發(fā)射更高亮度的更均勻的照明光，允許具有大尺寸照明表面，并可應(yīng)用于具有大尺寸顯示屏的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置能以更低成本制造，確保具有更高亮度的更均勻的顯示，并允許具有大尺寸顯示屏和/或可以懸掛在墻上的如壁掛式電視。
權(quán)利要求
1.一種透明光導(dǎo)板，包含矩形光出射表面；粗厚部分，所述粗厚部分基本上位于所述矩形光出射表面的中心部分，與所述矩形光出射表面的相對(duì)兩側(cè)平行；薄邊部分，所述薄邊部分平行地形成于所述粗厚部分兩側(cè)；平行凹槽，所述平行凹槽容納桿狀光源，并基本上形成于與所述相對(duì)兩側(cè)平行的所述粗厚部分的中心；和傾斜后部，所述傾斜后部相對(duì)于包含所述桿狀光源的中心軸的平面對(duì)稱并垂直于所述矩形光出射表面，并且其厚度在與所述相對(duì)兩側(cè)垂直的方向上從所述粗厚部分向所述薄邊部分減小，從而在所述平行凹槽的兩側(cè)上形成傾斜背面，其中根據(jù)來自容納于所述平行凹槽內(nèi)的所述桿狀光源的發(fā)射光在所述矩形光出射表面對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的第一部分的照度或亮度峰值與所述發(fā)射光在對(duì)應(yīng)于所述傾斜后部的第二部分的照度或亮度平均值之比，所述平行凹槽的端部在垂直于所述矩形光出射表面的所述方向上的所述平行凹槽的截面形狀中，相對(duì)于垂直所述矩形光出射表面的所述平行凹槽的中心線對(duì)稱地朝所述矩形光出射表面變窄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的所述端部對(duì)稱地變窄，使得所述矩形光出射表面的所述第一部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度峰值等于或小于所述矩形光出射表面的所述第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值的三倍。
3.一種透明光導(dǎo)板，包含矩形光出射表面；粗厚部分，所述粗厚部分基本上位于所述矩形光出射表面的中心部分，與所述矩形光出射表面的相對(duì)兩側(cè)平行；薄邊部分，所述薄邊部分平行形成于所述粗厚部分兩側(cè)；平行凹槽，所述平行凹槽容納桿狀光源并基本上形成于與所述相對(duì)兩側(cè)平行的所述粗厚部分的中心；和傾斜后部，所述傾斜后部相對(duì)于包含所述桿狀光源的中心軸的平面對(duì)稱并垂直于所述矩形光出射表面，并且其厚度在與所述相對(duì)兩側(cè)垂直的方向上從所述粗厚部分向所述薄邊部分減小，從而在所述平行凹槽的兩側(cè)上形成傾斜背面，其中所述平行凹槽的端部在垂直于所述矩形光出射表面的所述方向上的所述平行凹槽的截面形狀中，相對(duì)于垂直于該矩形光出射表面的所述平行凹槽的中心線對(duì)稱地朝所述矩形光出射表面變窄，使得來自容納于所述平行凹槽內(nèi)的所述桿狀光源的發(fā)射光在所述矩形光出射表面對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的第一部分的照度或亮度峰值等于或小于所述發(fā)射光在對(duì)應(yīng)于所述傾斜后部的第二部分的所述照度或亮度的平均值的三倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的光導(dǎo)板，其中在所述矩形光出射表面的所述第一部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度峰值等于或小于在該矩形光出射表面的所述第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值的二倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述端部形成90°或更小的角度，所述角度由所述平行凹槽的所述截面形狀的兩側(cè)與從所述桿狀光源的中心朝所述矩形光出射表面延伸的垂直線之間的兩個(gè)角度組合得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述端部形成60°或更小的角度，所述角度由所述平行凹槽的所述截面形狀的兩側(cè)與從所述桿狀光源的中心朝所述矩形光出射表面延伸的垂直線之間的兩個(gè)角度組合得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀由相對(duì)于所述平行凹槽的所述中心線對(duì)稱并且在作為頂點(diǎn)的交點(diǎn)上相互交叉的兩條直線或曲線的一部分限定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光導(dǎo)板，其中限定所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀的所述兩條曲線相對(duì)于該平行凹槽的所述中心線是外凸或內(nèi)凹的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的光導(dǎo)板，其中限定所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀的所述兩條曲線可趨近于一個(gè)十次方的數(shù)學(xué)函數(shù)并且相對(duì)于該平行凹槽的所述中心線是外凸或內(nèi)凹的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的光導(dǎo)板，其中限定所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀或所述平行凹槽的所述截面形狀的所述兩條曲線包括相對(duì)于所述平行凹槽的所述中心線是外凸或內(nèi)凹的圓、橢圓、拋物線或雙曲線的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀或所述平行凹槽的所述截面形狀是三角形。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中在所述平行凹槽的所述端部的頂端的所述截面形狀由相對(duì)于所述中心線對(duì)稱的并且相互交叉的所述兩條直線或曲線和在所述兩條直線或曲線相互交叉之前連接到所述兩條直線或曲線上的相對(duì)于所述中心線對(duì)稱的一條直線或曲線限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光導(dǎo)板，其中在所述平行凹槽的所述端部的所述頂端的所述截面形狀具有與所述矩形光出射表面平行的部分，在所述部分將作為頂點(diǎn)的所述交點(diǎn)去角。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀或所述平行凹槽的所述截面形狀是三角形，并且所述平行凹槽的所述端部的所述頂端的所述截面形狀相對(duì)于所述中心線是對(duì)稱的梯形。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的所述端部的所述頂端的所述截面形狀相對(duì)于所述中心線是對(duì)稱的彎曲形狀，并且相對(duì)于所述矩形光出射表面是外凸或內(nèi)凹的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或15的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的所述端部的所述頂端的所述截面形狀是通過使作為頂點(diǎn)的所述交點(diǎn)相對(duì)于所述中心線對(duì)稱地變圓而得到的圓形、橢圓形、拋物線形或雙曲線形。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的至少所述端部的所述截面形狀由橢圓或雙曲線的一部分限定。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中所述平行凹槽的所述端部的所述頂端經(jīng)過砂磨。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板，其中半色調(diào)點(diǎn)圖案形成于所述矩形光出射表面對(duì)應(yīng)于所述平行凹槽的所述端部的所述頂端的部分中。
20.一種光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板由兩個(gè)或兩個(gè)以上的根據(jù)權(quán)利要求1-19中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板在其所述薄邊部分相互連接形成。
21.一種平面照明裝置，包含根據(jù)權(quán)利要求1-20中任何一項(xiàng)的光導(dǎo)板；容納于所述光導(dǎo)板的所述平行凹槽內(nèi)的桿狀光源；安置在所述桿狀光源后面以覆蓋所述平行凹槽的反射器；安置在所述光導(dǎo)板的所述粗厚部分兩側(cè)的所述傾斜后部的所述傾斜背面上的反射片；和安置在所述光導(dǎo)板的所述矩形光出射表面上的漫射片。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的平面照明裝置，其還包含安置在所述光導(dǎo)板的所述矩形光出射表面與所述漫射片之間的棱鏡片。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22的平面照明裝置，其中根據(jù)在所述光導(dǎo)板的所述矩形光出射表面與所述漫射片之間的允許間隙或該平面照明裝置的允許厚度，確定在該光導(dǎo)板的所述矩形光出射表面的第一部分的相對(duì)照度或亮度峰值與在該矩形光出射表面的第二部分的相對(duì)照度或相對(duì)亮度平均值之比。
24.一種液晶顯示裝置，包括包含根據(jù)權(quán)利要求21-23中任何一項(xiàng)的平面照明裝置的背光單元；安置于所述背光單元的光出射表面一側(cè)上的液晶顯示面板；和驅(qū)動(dòng)所述背光單元和所述液晶顯示面板的驅(qū)動(dòng)單元。
全文摘要
透明光導(dǎo)板18包括矩形光出射表面18a，基本上位于所述表面的中心部分的粗厚部分18b，平行形成于所述粗厚部分18b的兩側(cè)的薄邊部分18c，容納桿狀光源12并基本上形成于所述粗厚部分18b的中心的平行凹槽，和其厚度從所述粗厚部分向所述薄邊部分18c減小的傾斜后部18e。根據(jù)發(fā)射光在所述表面對(duì)應(yīng)于所述凹槽的第一部分的照度或亮度峰值與對(duì)應(yīng)于所述傾斜后部的第二部分的照度或亮度平均值之比，將該凹槽的端部在其截面形狀內(nèi)相對(duì)于凹槽的中心線對(duì)稱地朝所述表面變窄。平面照明裝置包括所述光導(dǎo)板18。液晶顯示裝置(4)包括所述平面照明裝置。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1922515SQ200580005338
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者巖崎修 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社